[发明专利]一种太阳能电池冷却液防冻与热利用装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池及暖通空调领域，具体涉及一种太阳能电池冷却液防冻与热利用装置及方法。

背景技术

太阳能热电联产系统中采用光伏电池和太阳能热水器相结合的方式实现，其中，普通光伏电池组件的转换效率一般约为5—18%，剩下的太阳辐射能则转化成热能散失到环境中；且当光伏电池组件的工作温度逐渐升高后，其光电转换效率降低，并且影响电池堆的使用寿命；若及时将光伏电池冷却，不仅能有效利用转换过程所产生的余热，而且可提高光电转换效率，从而提高单位面积的太阳能综合利用效率。

目前国内外的中低温光电光热技术品种繁多，按照冷却光伏电池的方法主要可分为风冷式和液冷式两种：风冷式光电光热技术一般是通过自然对流或者辅助机械通风利用室外空气对光伏电池进行冷却；液冷式光电光热技术一般是在常规太阳能集热器的基础上，贴敷上一层光伏电池实现热电联供。

针对液冷式光电光热技术，也有学者采用在太阳能电池板背部设置高效换热器的方法。但这种方法得到换热器的出口温度较低，属于低品位热能，再加上太阳能是一种不连续、不稳定的能源。因此对这部分低品位热能的利用是个难题。

无论采用何种形式的液冷式光电光热技术，都避免不了使用液体工质作为传热工质。在极端气候的条件下，一些液体工质，例如水，会面临结冻的危险，严重时可能破坏太阳能电池板背部的冷却装置。为了防止结冻，大多数的做法是添加防冻液。这种做法虽然解决了结冻的问题，但是增加了产品的成本，而且还需要经常检查防冻液是否足量。

因此研发一种在不利用防冻液的前提下，通过改造系统结构的方法来防止太阳能电池板冷却器中冷却液结冻和持续稳定地利用太阳能电池背部换热器中低品位热量的装置势在必行，经检索相关文献，未发现与本发明技术方案相同的太阳能电池冷却液防冻与热利用装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能电池冷却液防冻与热利用装置及方法，解决了在极端天气情况下以及不利用防冻液的前提下，太阳能电池冷却液结冻问题；并能够对太阳能电池背部换热器中低品位热能持续、稳定的利用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明太阳能电池冷却液防冻与热利用装置包括太阳能电池、太阳能电池冷却器、温度探头、辐射末端、锅炉、工质泵以及储液罐；其特征在于：所述的太阳能电池冷却器位于所述太阳能电池的背面；所述温度探头设置于所述太阳能电池冷却器出口2b处；所述太阳能电池冷却器出口2b与所述辐射末端的入口6a连接，所述辐射末端的出口6b与所述锅炉入口5b连接；所述锅炉出口5a与工质泵的入口连接，所述工质泵的出口与储液罐的3b端连接；所述储液罐的3a端与所述太阳能电池冷却器的入口2a连接。

在储液罐的顶部设置排气管，且在排气管上设置有排气阀V-4；在所述温度探头与所述辐射末端的入口6a之间依次设置有排气阀V-5和电动阀门V-2；在所述工质泵的出口与储液罐的3b端之间设置有电动阀门V-1；在电动阀门V-2与辐射末端的入口6a间取任一点m，在电动阀门V-1与工质泵出口间取任一点n，在点m和n之间设置管道，并在管道上设置电动阀门V-3；所述储液罐的高度小于太阳能电池的高度。

当温度探头采集到太阳能电池冷却器中的温度大于等于辐射末端温度值时，电动阀门V-2、电动阀门V-1开启，电动阀门V-3、排气阀V-4、排气阀V-5关闭，锅炉不进行工作；当温度探头检测到太阳能电池冷却器中的温度大于冷却液凝固临界值a且小于辐射末端温度值时，电动阀门V-2、电动阀门V-1开启，电动阀门V-3、排气阀V-4、排气阀V-5关闭，锅炉进行工作；当温度探头感受到太阳能电池冷却器中的温度小于等于冷却液凝固临界值a时，电动阀门V-2、电动阀门V-1关闭，电动阀门V-3、排气阀V-4、排气阀V-5开启，锅炉进行工作。

进一步地，装置中使用的冷却液为水或有机溶液。

进一步地，其特征在于：太阳能电池板为晶硅太阳能电池或者薄膜太阳能电池。

具体的，本发明太阳能电池冷却液防冻与热利用方法包括：

当温度探头感受到太阳能电池冷却器中的温度大于等于供热温度值时，电动阀门V-2、电动阀门V-1开启，电动阀门V-3、排气阀V-4、排气阀V-5关闭，锅炉不进行工作，太阳能电池冷却器中的热量单独进行循环供热形成低品位热利用模式。若当温度探头检测到的温度高于太阳能电池发电效率临界值b时，增加工质泵的转速，装置中循环工质的流量增加，使太阳能电池冷却器出口的温度降低。